Materiały zebrane i opracowane w celach dydaktycznych i szkoleniowych przez mgr inż. Stanisława Linert

Transkrypt

1 Materiały zebrane i opracowane w celach dydaktycznych i szkoleniowych przez mgr inż. Stanisława Linert

2 Połączenia wyrównawcze główne i dodatkowe (miejscowe) uwzględnia się dla zmniejszenia występujących napięć dotykowych. Z kolei uziomy to metalowe elektrody, które umieszczane w wilgotnej warstwie gruntu zapewniają połączenie przedmiotów uziemianych i gruntu o możliwie małej rezystancji.

3 Połączenia wyrównawcze dla celów ochrony przeciwporażeniowej w instalacjach elektrycznych budynków zostały w Polsce wprowadzone zaledwie 35 lat temu w wersji bardzo ograniczonej: wprowadzono pojęcie połączenia wyrównawczego głównego lecz bez wymagania wsparcia uziomem fundamentowym. Od blisko dziesięciu lat Polskie Normy teoretycznie są identyczne z Normami Europejskimi i powinny umożliwiać wykonywanie połączeń wyrównawczych w sposób zgodny z uznanymi w świecie zasadami wiedzy technicznej, pojawiły się jednak przeszkody natury mentalnej. Polskojęzyczne teksty norm są deformowane błędnymi tłumaczeniami. W przepisach Prawa Budowlanego pojawiają się zapisy sprzeczne z postanowieniami norm, a pseudo wiedza natrętnie sprzedawana szeregowym elektrykom nie sprzyja podnoszeniu ich kwalifikacji. Połączenia wyrównawcze to sposób ochrony prosty aż do bólu wystarczy tylko a może aż, galwanicznie połączyć ze sobą wszystko, co dostępne i przewodzące, a nie pojawi się różnica potencjałów zagrażająca porażeniem.

4 Wnęka przyłączowa według DIN [17] W osobnych zamykanych skrzynkach: złącze elektroenergetyczne (większa górna skrzynka) i złącza telekomunikacyjne (mniejsza dolna skrzynka).

5 Jednak ta prostota jest zwodnicza, o czym mogą świadczyć wieloletnie, ostre dyskusje o tym: co łączyć, a czego nie łączyć, i dlaczego, albo o tym, że w tym użyciu termin ekwipotencjalizacja oznacza znaczne zmniejszenie różnicy potencjałów w warunkach zakłóceniowych, ale na ogół nie do zera. Poza ogólnymi zasadami stosowania połączeń wyrównawczych: a. Głównych, b. Miejscowych, c. uziomów fundamentowych bądź parafundamentowych, Jest wiele szczegółowych i specyficznych zasad odnoszących się do określonych urządzeń i/lub miejsc o specjalnym przeznaczeniu i szczególnych warunkach środowiskowych. Trzeba upowszechniać tę wiedzę w trosce o bezpieczeństwo ludzi oraz zwierząt hodowlanych, jak i niezakłócone działanie ważnych urządzeń i układów elektrycznych.

6 Rys historyczny Pierwsi obowiązek stosowania połączeń wyrównawczych, wprowadzili Niemcy w roku Obejmował pomieszczenia wilgotne i mokre w szczególności łazienki. Był to obowiązek łączenia ze sobą metalowych konstrukcji budowlanych oraz rurociągów rozprowadzonych w budynku. Do połowy XX wieku podobne wymagania pojawiały się w niektórych krajach i dotyczyły łazienek w mieszkaniach. W Polsce wykonanie połączeń wyrównawczych w najniższej kondygnacji zelektryfikowanego budynku i łazience mieszkania, pojawiło się po raz pierwszy w roku 1966, w normie PN-66/E [9]. W tamtym czasie stosowanie norm było obowiązkowe, o czym informował na pierwszej stronie normy nadruk o treści Nieprzestrzeganie normy jest karalne. Wspomniane wymaganie pojawiło się z inicjatywy autorów normy, profesorów J. Piaseckiego i K. Wołkowińskiego. Normę ustanowiono 29 grudnia 1966 r. z rocznym vacatio legis, przedłużonym następnie o kolejny rok, po czym została unieważniona, zanim zaczęła obowiązywać. W zamian wprowadzono zbliżonej treści przepisy [7] usuwając z tekstu wszelkie połączenia wyrównawcze i inne w oczach malutkich elektryków na wysokich stołkach uważanych za fanaberie profesorów. Dopiero nowelizacja przepisów z 1976 przywróciła wymaganie połączeń wyrównawczych głównych, w przyziemnej kondygnacji budynku, nie wspominając o połączeniach miejscowych.

7

8 Połączenia wyrównawcze są to małooporowe połączenia elektryczne między różnymi częściami przewodzącymi sprawiające, że mają one zbliżony potencjał, czyli są połączeniami wyrównującymi potencjał. Mogą być wykonane celowo, lub mogą być naturalne, zachodzące przez metalowe elementy konstrukcyjne, jako połączenia przypadkowe lub niezamierzone. Jeżeli to możliwe, to połączenia wyrównawcze powinny być bezpośrednie, łączyć galwanicznie określone części przewodzące przewodami wyrównawczymi i wówczas łączone części stale mają zbliżony potencjał. Tak wykonuje się połączenia wyrównawcze ochronne, dla celów ochrony przeciwporażeniowej, a także połączenia wyrównawcze funkcjonalne. Jako przestrogę warto przypomnieć, że termin połączenia wyrównawcze - w elektrotechnice używany poza techniką bezpieczeństwa gdy mówimy o wyrównaniu potencjałów rozpływu prądów. W konstrukcji maszyn elektrycznych zwrotu połączenia wyrównawcze używamy mówiąc, że między określonymi punktami uzwojenia maszyny dążymy do wyrównania ich potencjałów, a równolegle pracujące prądnice szeregowo-bocznikowe prądu stałego, w celu równomiernego obciążania się, wymagają połączenia wyrównawczego szeregowych uzwojeń wzbudzenia.

9 Połączenia wyrównawcze znajdują zastosowanie gdy nie ma możliwości uzyskanie skuteczności ochrony przez samoczynne wyłączenie zasilania przy braku możliwości zastosowania innych środków ochrony dodatkowej. Mówiąc o połączeniach wyrównawczych warto wspomnieć o kilku ich rodzajach. Ryc. 1. Elementy systemu wyrównania potencjału zapobiegają tworzeniu się niebezpiecznych przeskoków iskrowych w budynku. Połączenia wyrównawcze klasyfikuje my ze względu na zasięg ich działania; połączenia wyrównawcze główne i miejscowe. połączenia wyrównawcze miejscowe.

10 Klasyfikacja obejmuje również podział ze względu na nakaz lub zakaz ich połączenia z ziemią oraz podział uwzględniający obciążalność prądową. Nie stosować połączeń wyrównawczych w urządzeniach prądu stałego. Połączenie wyrównawcze mogłoby zapewnić drogę przepływu prądu upływowego, a w konsekwencji, być źródłem korozji elektrolitycznej i niszczenia rurociągów ułożonych w ziemi. Nie stosować połączeń wyrównawczych elementów metalowych objętych ochroną przed dotykiem pośrednim poprzez zastosowanie urządzeń II klasy ochronności, separacji elektrycznej lub izolacji stanowiska. Mogłoby dojść bowiem do przenoszenia napięć dotykowych i ograniczenia skuteczności działania tych ochron.

11 Połączenia Miejscowe i Główne Połączenia wyrównawcze miejscowe stanowią połączenia wykonywane w innych miejscach niż połączenia główne. Tym sposobem w budynku jest tworzona miejscowa strefa ekwipotencjalna, współpracująca z systemem połączeń miejscowych i główną szyną wyrównawczą połączoną z ziemią. Warto dodać, że strefa ekwipotencjalizacji miejscowej ogranicza się do urządzenia elektrycznego, pojedynczego pomieszczenia lub obiektu na terenie odkrytym. Główne Połączenie Wyrównawcze ( GSW ) stosowana w miejscach, gdzie połączenie części przewodzących z uziemioną główną szyna uziemiającą GSU tworzy strefę ekwipotencjalną obiektu. W budynku połączenia wyrównawcze główne muszą łączyć ze sobą części takie jak: główna szyna (zacisk) uziemiający GSU, przewód ochronny PE lub ochronno-neutralny PEN obwodu rozdzielczego (zasilającego), przewody uziemiające, metalowe rury oraz metalowe urządzenia wewnętrznych instalacji wody zimnej i gorącej, a także ścieków, centralnego ogrzewania, gazu i klimatyzacji. Łączy się także powłoki metalowe, pancerze kabli oraz stalowe elementy konstrukcje takie jak chociażby zbrojenia.

12 Wyrównywanie potencjałów uziomów

13 Terminy i definicje: Uziemienia uziom - część przewodząca, która może być umieszczona w ośrodku przewodzącym bądź zestaw połączonych elementów przewodzących pogrążonych w gruncie lub betonie tak, aby zapewnić dobry elektryczny styk z ziemią na jak największej powierzchni, przewód uziemiający - który zapewnia przewodzącą drogę lub część przewodzącej drogi, pomiędzy punktem sieci, instalacji lub urządzenia a uziomem. ziemia odniesienia - obszar ziemi lub układu uziemiającego znajdujący się poza strefą wpływu uziomu. Potencjał odniesienia ziemi jest uznany jako równy zeru, napięcie uziomowe - to napięcie między układem uziomowym a ziemią odniesienia, występujące podczas przepływu prądu uziomowego I E do ziemi przez impedancję układu uziomowego, uziemienie- to wykonane elektryczne połączenie części urządzeń lub instalacji elektrycznej z przedmiotem metalowym znajdującym się w ziemi, nazwanym uziomem.

14 uziemienie robocze to uziemienie określonego punktu obwodu elektrycznego wykonane dla zapewnienia prawidłowej pracy urządzeń elektroenergetycznych w warunkach zwykłych i zakłóceniowych. Może być wykonane jako pośrednie, bezpośrednie (przez reaktancję lub rezystancję) lub otwarte (za pośrednictwem bezpiecznika iskiernikowego), uziemienie ochronne- to uziemienie jednego lub wielu punktów sieci, instalacji lub urządzenia dla celów bezpieczeństwa. uziemienie funkcjonaln uziemienie jednego lub wielu punktów sieci, instalacji, urządzeń dla celów innych niż bezpieczeństwo elektryczne. instalacja uziemiająca elektryczne połączenia i urządzenia występujące w uziemieniu sieci, instalacji i urządzeń, uziom fundamentowy część przewodząca umieszczona w ziemi pod fundamentem budynku lub osadzona w betonie fundamentu budynku, zwykle w postaci zamkniętej pętli. główny zacisk uziemiający (GSU) - zacisk lub szyna będące częścią układu uziemiającego instalacji i umożliwiające połączenie elektryczne pewnej liczby przewodów w celach uziemieniowych, rezystywność gruntu [ρ] to rezystancja właściwa gruntu o kształcie sześcianu, o boku 1 m, mierzona pomiędzy jego dwoma przeciwległymi bokami, w [Ωm].

15 Układy uziemiające Układy uziemiające ochronne i funkcjonalne mogą być wspólne lub oddzielne, dostosownie do wymagań stawianych przez instalację. Układ uziemiający tworzy zespół elementów składowych wykonanych z połączenia metalowych części przewodzących z ziemią przez instalacje uziemiające. Instalacja uziemiająca składa się: z uziomu lub elementów metalowych wykorzystywanych w celu uziemienia (np. metalowe rurociągi, zbrojenia fundamentów, powłoki kabli, itp.), z przewodów uziemiających i przewodów wyrównawczych ochronnych. Układy uziemiające zapewniające połączenia z ziemią, powinny być: niezawodne i odpowiednie dla zapewnienia wymaganej ochrony instalacji, dostosowane do odprowadzania doziemnych prądów ziemnozwarciowych i prądów w przewodzie ochronnym nie wywołując niedopuszczalnych narażeń cieplnych, termomechanicznych i elektrodynamicznych, likwidacji zagrożenia porażeniem, wytrzymałe, posiadające ochronę mechaniczną i odpowiednią odporność korozyjną, z uwzględnieniem narażeń środowiska pracy, wykorzystywane również do celów funkcjonalnych, jeżeli jest odpowiednie.

16 Praktyczne zasady wyprowadzania zwodów i wyznaczania chronionego obszaru

17 Według PN-HD :2010 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 5-54:Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Uziemienia, przewody ochronne i przewody połączeń wyrównawczych - układy uziemiające do celów ochronnych i do celów funkcjonalnych mogą być wspólne lub oddzielne, stosownie do wymagań stawianych przez instalację. Pierwszeństwo powinny mieć zawsze wymagania dotyczące ochrony. Zaleca się, aby uziom był połączony z główną szyną uziemiającą (GSU) za pomocą przewodu uziemiającego. Uziomy Zgodnie z z rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [Dz.U. Nr 75, poz. 690] ( z późn. zmianami). 1.Jako uziomy instalacji elektrycznej należy wykorzystywać metalowe konstrukcje budynków, zbrojenia fundamentów oraz metalowe elementy umieszczone w niezbrojonych fundamentach stanowiące sztuczny uziom fundamentowy. 2.Dopuszcza się wykorzystywanie jako uziomy instalacji elektrycznej metalowych przewodów sieci wodociągowej, pod warunkiem zachowania wymagań Polskiej Normy dotyczącej uziemień i przewodów ochronnych oraz uzyskania zgody jednostki eksploatującej tę sieć.

18 Uziomy naturalne to przedmioty metalowe umieszczane w ziemi, których podstawowe przeznaczenie jest inne niż dla celów uziemienia. Jako uziomy naturalne wykorzystuje się: a.pręty, rury, druty, taśmy lub płyty metalowe umieszczone w ziemi, b.podziemne metalowe elementy zatopione w fundamentach, c.spawane zbrojenie betonu (z wyjątkiem zbrojenia sprężonego) umieszczone w ziemi, d.metalowe powłoki i inne osłony metalowe kabli elektroenergetycznych, e.inne, odpowiednie metalowe elementy podziemne, zgodnie z lokalnymi warunkami lub wymaganiami. Uziomy sztuczne są wykonywane ze stalowych elementów: ocynkowanych lub nieocynkowanych, z dobrze przylegającymi powłokami miedzianymi oraz z gołych elementów miedzianych. Połączenia pomiędzy elementami wykonywanymi z metali nie powinny się stykać z gruntem. Do budowy uziomów nie stosuje się metali lekkich. Uziomami sztucznymi - mogą być kształtowniki, pręty, druty, linki, płyty lub taśmy najczęściej stalowe, pokryte przewodzącymi powłokami ochronnymi (antykorozyjnymi), pogrążone w gruncie poziomo (uziomy poziome) lub pionowo (uziomy pionowe).

19 Według PN-HD :2010 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 5-54: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Uziemienia, przewody ochronne i przewody połączeń wyrównawczych - materiały i wymiary uziomów powinny być dobrane tak, aby były odporne na korozję oraz aby miały odpowiednią wytrzymałość mechaniczną. Minimalne wymiary ze względu na korozję i wytrzymałość mechaniczną materiałów powszechnie stosowanych do wykonania uziomów umieszczonych w ziemi podane są w tablicy

20 Tablica 1 Minimalne wymiary uziomów z powszechnie stosowanych materiałów ze względu na korozję i wytrzymałość mechaniczną gdy umieszczone są w ziemi

21 Energetyka Systemy uziemień, stosowane w

22 Telekomunikacja

23 Skuteczna ochrona odgromowa zaplanowana i zrealizowana w oparciu o 6-cio punktowy plan ochrony

24 1. Przechwycenie wyładowania atmosferycznego (uderzenia pioruna) 2. Odprowadzenie prądów elektrostatycznych (piorunowych) do ziemi

25 3. Rozprowadzenie czyli rozproszenie prądów statycznych i piorunowych w systemie uziemień 4. Łączenie elementów uziemienia w system odprowadzający ładunki elektrostatyczne

26 5. Ochrona przeciwprzepięciowa zabezpieczenie sieci zasilającej i instalacji odbiorczych

27 6. Zabezpieczenie obwodów telekomunikacyjnych, instalacji teletechnicznych, sygnalizacji i alarmowych ( niskiego napięcia). Ochronnik przeciwprzepięciowy klasy C Rozdzielnica Ekinoxe TX w domu jednorodzinnym wraz z ochronnikiem typu (klasy B + C).

28 Prawidłowe wykonanie systemu ochrony odgromowej i uziemiającej obiektu budowlanego 1. Siatka zwodów poziomych i pionowych. 2. Przewody odprowadzające. 3. Układ uziomowy 4. Łączniki do wykonania instalacji

29 Trochę nowoczesności w tradycji - Izolowany system przewodów odprowadzających

30 Prawidłowy system montażu iglicy chroniącej panel antenowy

31 Uziemienia i ekwipotencjalizacja ładunków

32 Uziomy promieniowe Siatki wyrównywania potencjałów Preferowane rozwiązanie wykonania uziemień: 1.Pręty uziomowe, złącza i akcesoria wysokiej odporności na korozję, 2.Prefabrykowane siatki ekwipotencjalne 3.Materiały stosowane to zwiększające skuteczność uziemienia i zmniejszające impedancję siatki uzi omowej, 4.Wykonanie połączeń gwarantujących połączenia molekularne

33 Mędzysystemowe szyny wyrównywania potencjałów

34 Zaciski do łączenia instalacji uziemieniowej z prętami zbrojeniowymi

35 Sprawdzanie ciągłości głównego połączenia wyrównawczego między głównym rurociągiem wody a główną szyną wyrównawczą w pomieszczeniu przyłączowym budynku

36 Ochrona przeciwprzepięciowa

37 Literatura 1. Biegelmeier G., Kiefer G., Krefter K.-H.: Schutz in elektrischen Anlagen. VDE Verlag, Berli, Bödeker K.: E-Check und Wiederholungsprüfung. Teil 5: Nachweis des Potentialausgleichs. Elektropraktiker, 1998, nr 7, s Musiał E., Jabłoński W.: Warunki techniczne jakim powinny odpowiadać urządzenia elektroenergetyczne niskiego napięcia w zakresie ochrony przeciwporażeniowej nowelizacja projektu przepisów. Biuletyn SEP, INPE Informacje o normach i przepisach elektrycznych, 1999, nr 24, s Musiał E.: Najwyższy czas zaprzestać parodiowania normalizacji. Biul. SEP, INPE Informacje o normach i przepisach elektrycznych, 2002, nr 48, s Nienhaus H.: Messen der Durchgängigkeit der Verbindungen des Hauptpotentialausgleichs. Der Elektro- und Gebäudetechniker, 2000, nr 20, s Zarządzenie Ministra Górnictwa i Energetyki oraz Ministra Budownictwa i Przemysłu Materiałów Budowlanych z dnia 31 grudnia 1968 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinna odpowiadać ochrona przeciwporażeniowa w urządzeniach elektroenergetycznych o napięciu do 1 kv. 8. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (wraz z późniejszymi zmianami). 9. PN-66/E-05009: Urządzenia elektroenergetyczne. Ochrona przeciwporażeniowa w urządzeniach o napięciu znamionowym do 1000 V.

38 10. PN-HD :2009 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 4-41: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed porażeniem elektrycznym. 11. PN-HD :2010 Instalacje elektryczne niskiego napięcia Część 4-444: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa Ochrona przed zaburzeniami napięciowymi i zaburzeniami elektromagnetycznymi (oryg.). 12. PN-HD :2010 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 5-54: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Uziemienia, przewody ochronne i przewody połączeń ochronnych. 13. PN-HD :2008 Instalacje elektryczne niskiego napięcia Część 6: Sprawdzanie. 14. PN-EN 60445:2011 Zasady podstawowe i bezpieczeństwa przy współdziałaniu człowieka z maszyną, oznaczanie i identyfikacja Identyfikacja zacisków urządzeń i zakończeń przewodów (oryg.). Wprowadza EN 60445:2010 [IDT]. 15. PN-EN 50310:2007 Stosowanie połączeń wyrównawczych i uziemiających w budynkach z zainstalowanym sprzętem informatycznym. 16. ITU-T Recommendation K.27: Protection against interference. Bonding configurations nand earthing inside a telecommunication building. International Telecommunication Union, DIN 18012: Haus-Anschlusseinrichtungen Allgemeine Planungsgrundlagen. 18. DIN VDE : Betriebsmittel für den Potentialausgleich Potentialausgleichsschiene (PAS) für den Hauptpotentialausgleich. 19. NF C :2002 Installations électriques à basse tension.

39 Dziękuję za Uwagę